[实用新型]顶部驱动钻机专用伺服机械变速器

说明书

技术领域

本实用新型涉及矿业勘探、开采钻井技术领域，具体的说是一种顶部驱动钻机专用伺服机械变速器。

背景技术

现有技术中石油钻机是指用来进行石油与天然气勘探、开发的成套钻井设备。现有钻机一直沿用泊来的转盘式结构，由转盘带动方钻杆和钻具、钻头旋转进行钻井作业，随着钻井装备技术的不断发展，十九世纪八十年代，由美国研制出一种在井架空间的上部直接驱动钻具、钻头实施钻井作业的顶部驱动式钻机(以下简称顶驱钻机)。顶驱钻机是当今石油钻井的重大前沿技术装备，已经成为深井、复杂井施工的必选装备之一，在海外钻井工程的投标中，是否配备顶驱钻机成了能否中标的重要条件之一。当前，现代顶驱钻机采用变频器对高压、高速交流永磁电机调速，然后通过N级机械减速器，使顶驱钻机主轴直接驱动钻具、钻头实施钻井作业。上述顶驱钻机通常采用定轴、单速、两级机械减速器，其主要技术缺憾在于：1.体积大，质量重；2.驱动电机轴与钻机主轴非同心装配，从而使顶驱吊挂不平衡，需加配重与装复杂的液压平衡装置；3.当上卸钻杆螺扣或排除卡钻时，钻机的主轴仅20转／分，变频器需调至6--7Hz的低频，由于频率、电压和电流之间相互牵联的特性，会使驱动电机实际输出的扭矩下跌，这是极其不利的危险弊端，是钻井作业的大忌。所以探索、解决顶驱传动技术是涉及全面提升动力性、降低电耗、提高钻机效率的关键技术，也是石油钻井科研领域亟待解决的重大课题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种顶部驱动钻机专用伺服机械变速器，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型的结构包括驱动电机、电机轴、变速系、主机体、第一级减速系、第二级减速系、套管连接系、吊环、降温系、位移驱动系、法兰盘、钻机动力输出轴、钻杆连接系、第一中轮、弹簧架、内套、左盖制动环、第一中轮左轴承、进油管、内套体右轴承、左盖轴承、左盖轴承油封、第一轴轮键、第一中盘轴承、第一轴轮、内套左轴承、第一中盘、第一盘轴轴承、左盖、第一栓垫、内套制动环、推力轴承、左盖栓、弹簧、第一栓、第一齿环、壳体、第二栓、第二盘轴、第二栓垫、第三栓垫、第三中盘、第三栓、第三中盘轴承、第一垫环、出油管、第一盘轴、第二中盘轴承、第二轴轮键、第二盘轴轴承、第二垫环、动力输出轴轴承、第三轴轮键、右盖轴承、右盖轴承油封、第三轴轮、第二轴轮、右盖、第三中轮右轴承、右盖栓、第三中轮、第三中轮左轴承、第三齿环、第二中轮右轴承、第二中盘、第二中轮、第二齿环、第二中轮左轴承、液压缸、液压缸栓、活塞杆、第一中轮右轴承，其中由驱动电机、电机轴、变速系、主机体、第一级减速系、第二级减速系、套管连接系、吊环、降温系、位移驱动系、法兰盘、钻机动力输出轴、钻杆连接系组成顶驱钻机，其特征在于主机体的前端与吊环连接，在主机体内设置有驱动电机、变速系、第一级减速系、第二级减速系，变速系、第一级减速系、第二级减速系安装在电机轴上，驱动电机的一端与降温系连接，电机轴后端与钻机动力输出轴连接，钻机动力输出轴上设置有套管连接系，套管连接系上安装有法兰盘，钻机动力输出轴的末端设置有钻杆连接系，在驱动电机的电机轴上从左至右依次设置有推力轴承、弹簧、内套左轴承、内套体右轴承和第一齿环上的内套、第一中盘，第一中盘与电机轴之间设置有第一中盘轴承，内套右侧的电机轴上设置有第一中轮，第一中轮上设置有三个第一中轮左轴承，第一中轮左轴承外设置有三个第一栓，每个第一栓上都设置有第一栓垫，电机轴上的键槽中设置有两个第一轴轮键，在电机轴上第一轴轮键处设置有第一轴轮，在第一中盘上的三个第一中轮左轴承上分别设置有第一中轮，第一中轮同时与第一轴轮和第一齿环相啮合，在电机轴上第一轴轮的右侧设置有第一盘轴轴承和第一盘轴，在第一盘轴上的三个第一中轮右轴承上分别设置有第一中轮，第一盘轴、三个第一栓垫和第一中盘通过三个第一栓紧固连接在一起，在第二中盘上设置有第二中盘轴承、三个第二中轮左轴承以及三个第二栓垫，第二中盘设置在第一盘轴的右侧，在第一盘轴上的两个键槽中分别设置有第二轴轮键，第二轴轮上的两个键槽与两个第二轴轮键相对的套装在第一盘轴上，三个第二中轮的左端轴插入到三个第二中轮左轴承中，三个第二中轮同时与第二轴轮和壳体上的第二齿环啮合，第二中轮上设置有第二中轮右轴承、第二中轮左轴承，第二中轮右侧设置有第三中轮，第三中轮上设置有第三中轮左轴承、第三中轮右轴承，第二盘轴与电机轴之间设置有第二盘轴轴承，在电机轴上第二盘轴轴承的左右两侧分别设置有第一垫环、第二垫环，第一垫环设置在第一盘轴轴承与第二盘轴轴承之间，第二垫环设置在第二盘轴轴承和动力输出轴轴承之间，第二盘轴设置在电机轴上，第二中轮的右端插入到第二中轮右轴承中，第二盘轴、第二栓垫与第二中盘通过第二栓紧固连接在一起，第三中盘上设置有第三中盘轴承、三个第三中轮左轴承以及三个第三栓垫，第三中盘设置在第二盘轴右侧的电机轴上，在第二盘轴上的两个键槽中分别设置第三轴轮键，第三轴轮上的键槽与第三轴轮键相对设置，第三中轮的左端轴插入到第三中轮左轴承中，第三中轮同时与第三轴轮和第三齿环相啮合，第二垫环右侧的电机轴上设置有动力输出轴轴承，第三中轮的右端轴装入到钻机动力输出轴上的第三中轮右轴承中，钻机动力输出轴、第三栓垫和第三中盘通过第三栓紧固连接在一起，四个相同规格的液压缸通过液压缸栓等角度的紧固在壳体的内圆周壁上，液压缸顶靠在壳体内壁的凸起部，液压缸的活塞杆左端安装有滚动轴承并顶靠在内套圆周上的凹槽中，润滑油由外部高压油泵通过进油管注入壳体内腔中润滑机件，再从出油管排出，经过滤、降温后循环利用。